¿Cómo hacer que el reciclaje de baterías sea rentable? Los científicos del centro ReCell han dado un paso más hacia ese objetivo.
Las baterías de iones de litio son los motores de nuestro presente y futuro tecnológico. Alimentan los aparatos electrónicos portátiles, como los smartphones y los ordenadores portátiles, y los vehículos eléctricos (VE), cuya popularidad va en aumento.
Pero el creciente uso de las baterías de iones de litio, especialmente en los automóviles, ha superado la tecnología para reciclarlas.
Científicos del ReCell Center -el primer centro de investigación y desarrollo de reciclaje de baterías avanzado de EE.UU., con sede en el Laboratorio Nacional de Argonne del Departamento de Energía (DOE)- han hecho un descubrimiento fundamental que elimina uno de los mayores obstáculos para que el reciclaje de baterías de iones de litio sea económicamente viable.
Proceso de reciclaje.
Los procesos de reciclado que se usan hoy en día permiten la recuperación de metales en formas de escaso valor para los fabricantes de baterías.
Un enorme problema se vislumbra en el horizonte: En menos de una década, los investigadores proyectan que cada año se retirarán dos millones de toneladas de baterías de iones de litio al final de la vida útil de los vehículos eléctricos.
El número de baterías de vehículos al final de su vida útil es actualmente bajo, pero está a punto de aumentar sustancialmente a medida que los modelos más antiguos de vehículos lleguen al final de su vida útil, y la infraestructura actual de reciclaje no está preparada para ese aumento.
Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Michigan (MTU), que forman parte del equipo ReCell, han desarrollado un proceso innovador para separar los valiosos materiales que componen el cátodo, el electrodo de carga positiva de una batería.
Los científicos del Centro de Investigación de Ingeniería de Materiales de Argonne están ampliando el innovador proceso de separación de la MTU, allanando el camino para el reciclaje a gran escala de las baterías de los vehículos eléctricos.
Dado que los materiales del cátodo de las baterías de los vehículos eléctricos varían en función del fabricante de automóviles y del año de producción, un reciclador debe tomar una mezcla de óxidos metálicos de litio -óxido de cobalto de litio, óxido de manganeso y cobalto de litio, óxido de aluminio de níquel y cobalto de litio, fosfato de hierro de litio, etc.- y separar cada uno de ellos para poder reutilizar esos materiales.
Esta tarea, antes imposible, parece de repente factible.
Nuevo método.
Usada durante muchos años por la industria minera para separar y purificar minerales, la flotación por espuma separa los materiales en un tanque de flotación en función de si repelen el agua y flotan, o absorben el agua y se hunden.
Por lo general, los materiales catódicos se hunden, lo que dificulta su separación. Eso es lo que ocurre con el óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto (NMC111) y el óxido de litio y manganeso (LMO), dos materiales catódicos habituales en las baterías para vehículos eléctricos que el equipo de ReCell utilizó en sus experimentos. Los investigadores descubrieron que la separación puede lograrse haciendo que uno de los materiales catódicos, el NMC111, flote mediante la introducción de una sustancia química que hace que el material objetivo repela el agua.
Una vez separados los materiales catódicos, los investigadores determinaron mediante pruebas que el proceso tenía un impacto insignificante en el rendimiento electroquímico de los materiales. Además, ambos presentaban altos niveles de pureza (95% o más).
Eso es muy importante, porque si la industria de las baterías va a comprar material de cátodo reciclado para reutilizarlo en nuevas baterías, no va a sacrificar la pureza.
Jessica Durham, científica de materiales de Argonne y coautora del estudio.
La investigación se enmarca en la misión del Centro ReCell de avanzar en los métodos de procesamiento menos intensivos en energía y capturar materiales valiosos para el reciclaje directo, es decir, la recuperación, regeneración y reutilización de los componentes de la batería directamente sin romper la estructura química.
El centro es una colaboración entre Argonne, el Laboratorio Nacional de Energías Renovables del DOE y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, la Universidad Tecnológica de Michigan, la Universidad de California en San Diego y el Instituto Politécnico de Worcester.
El descubrimiento de ReCell promete tener amplias implicaciones, como reducir el coste del reciclaje de las baterías de iones de litio, estimular el crecimiento de un mercado de reciclaje rentable para las baterías de iones de litio al final de su vida útil o reducir el coste de los vehículos eléctricos tanto para los productores como para los consumidores.
Pero por ahora, el equipo del ReCell Center está centrado en crear, paso a paso, un proceso completo de reciclaje de baterías de iones de litio que sea económicamente viable. Sólo entonces se adoptará de forma generalizada.
Sea cual sea el método utilizado para hacer este reciclaje, el reciclador tiene que ser capaz de obtener beneficios de él. Estamos reuniendo los pasos sabiendo que, al final, el proceso total va a tener que ser rentable.
Jessica Durham.
Más información: onlinelibrary.wiley.com
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